DE69017177T2 - Magnetischer Kompass. - Google Patents

Description

GEBIET DER ERFINDUNG:
• Die Erfindung betrifft ein Magnetkompaßsystem für die Verwendung in bzw. auf Objekten, welche eine große Masse von ferromagnetischem Material enthalten. Das System ist von speziellem Nutzen bei gepanzerten Fahrzeugen und mehr im besonderen bei sehr schwer gepanzerten Fahrzeugen, wie Kampfpanzern.
• Das System umfaßt die erforderlichen Sensoren für alle die notwendigen Messungen, und es sind Berechnungsmittel für die augenblickliche Korrektur der aktuellen Messungen von dem Magnetometer vorgesehen, basierend auf vorbestimmten berechneten und in einem Speicher gespeicherten Korrekturwerten, welche den gesamten Bereich von möglichen Messungen überdekken.
• Die Berechnungen basieren auf einem Modell von Rotationskörpern, die aus einem geeigneten ferromagnetischen Material hergestellt, in einem vorbestimmten Abstand voneinander sind und um eine gemeinsame vertikale Achse drehbar sind, und welche den Rumpf und den Turm eines Panzers repräsentieren. Es wird ein Algorithmus für solche Berechnungen, basierend auf einer ziemlich beschränkten Anzahl von Parametern, zur Verfügung gestellt, welcher schnelle Echtzeitmessungen und außerdem Kalibrierungen und Speicherung von korrigierenden Daten in einem Speicher ermöglicht.
• Die Positionierung des Magnetometers von signifikant reduzierten Gesamtdimensionen in einem gewissen Abstand über der oberen Oberfläche des Turms vermindert magnetische Störungen und erleichtert die Messungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
• Es sind viele Versuche unternommen worden, um genaue Richtungsmessungen mittels eines Magnetkompasses so zu erhalten, daß in großem Umfang Störungen aufgrund der Tatsache, daß sich ein solcher Kompaß auf einem großen ferromagnetischen Körper befindet, wie einem gepanzerten Fahrzeug oder einem Kampfpanzer, zu eliminieren. Jeder ferromagnetische Körper hat eine gewisse permanente Magnetisierung, die er während seiner Herstellung erworben hat, und diese unterscheidet sich, z.B. bei Panzern, selbst in der gleichen Produktionsserie von einem Panzer zum anderen.
• Weiterhin wird aufgrund des Magnetfelds der Erde eine temporäre Magnetisierung in solchen ferromagnetischen Körpern induziert, und zwar in Abhängigkeit von der Position bezüglich der Erdmagnetfeldvektoren und der charakteristischen Parameter der Fahrzeuge (was mit Bezug auf einen Panzer erläutert werden soll), umfassend die magnetischen Eigenschaften wie auch die Geometrie des Panzers einschließlich der Dimensionen, der Permeabilität, der Masse und Form wie auch des Winkels bezüglich der Horizontalebene.
• Das resultierende sekundäre Magnetfeld in der Nähe des Panzers addiert sich vektoriell zu dem Magnetfeld der Erde, und demgemäß wird ein Kompaß, der versucht, die magnetischen Horizontalvektoren zu messen, fehlerhafte Ergebnisse liefern.
• Versuche, geeignete Korrekturen solcher Messungen durch polynomische Approximationen zu erhalten, sind vorher unternommen worden.
• In den meisten existierenden Systemen sind magnetisch induktive Meßsonden in enger Nähe zu dem ferromagnetischen Hauptkörper, in speziellen Fälle nahe an dem Turm des Panzers, installiert worden. Es sind mathematische Approximationen mittels Berechnungen, die auf Fourierreihen basierten, unternommen worden, aber diese basierten auf einer sehr großen Anzahl von Parametern, was große und teure Berechnungsmittel sowie komplizierte Berechnungen für eine große Anzahl von korrigierenden Positionen erfordert. Es scheint, daß dieses Berechnungssystem zu kompliziert für größere Winkel des Turms gegen den Rumpf ist, einschließlich der Neigung des Panzers gegen die Horizontalebene.
• Um eine Genauigkeit zu erreichen, die für die Landnavigation oder die Zielerfassung geeignet ist, sollte ein elektronischer Kompaß fähig sein, die durch den ferromagnetischen Körper eingeführten Störungen entweder durch ein genügend zuverlässiges empirisches Kalibrierungsverfahren oder durch physikalische Modellisierung des die Störung erzeugenden Körpers zu bewerten, die Störung von den insgesamt gemessenen horizontalen Feldkomponenten zu subtrahieren und demgemäß zu dem korrigierten Azimut zu kommen. Elektronische Kompasse, die empirischmathematische Kalibrierungsverfahren für die Korrektur der gemessenen Feldkomponenten benutzen, sind in den US-Patenten 3 596 069; 3 696 518; 4 414 753; 4 686 772; dem britischen Patent 591 019 und dem israelischen Patent 64237 beschrieben; die vorliegende Erfindung, wie sie unten beschrieben werden wird, macht Gebrauch von der grundsätzlichen Eigenschaft von Magnetfeldern, die durch begrenzte Körper erzeugt werden, nämlich der Feldabnahme mit zunehmender Entfernung, und bewertet analytisch die Störung mittels Ersetzen der aktuellen Form der ferromagnetischen Körper durch geeignet dimensionierte geschlossene geometrische Strukturen; darüberhinaus wird ein Optimierungsverfahren dazu benutzt, die beste Position für die magnetischen Sensoren zu finden, so daß demgemäß die Störung minimiert wird. Die analytische Modellisierung ist anwendbar, um einen zufriedenstellenden Grad an Genauigkeit zu erreichen, und zwar aufgrund der Tatsache, daß in der Konfiguration der vorliegenden Erfindung die Magnetfeldsensoren von dem eisenhaltigen Körper soweit wie es mechanische und andere technische Beschränkungen gestatten, entfernt sind.
• In dem israelischen Patent 78889 (entsprechend US-A-4 686 772) wird die Restmagnetisierung des gepanzerten Fahrzeugs durch einen Korrekturvektor der Magnetisierung dargestellt, und dieser wird auf der Basis von Fourierreihen berechnet. Diese Berechnung basiert auf dem Winkel zwischen dem Hauptkörper des Panzers und seinem Turm. Die Korrektur basiert nur auf dem relativen Winkel des Turms gegen den Hauptkörper und auf magnetischen Messungen. Es scheint, daß das besagte Patent eine Kalibrierung, basierend auf 3264 Parametern, für nur 16 Positionen des Turm/Hauptkörpers erfordert.
• Die enge Nähe des magnetischen Sensors bezüglich des Haupteisenkörpers verursacht ernsthafte Probleme, welche durch die Konfiguration des Meßsystems der vorliegenden Erfindung überwunden werden.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Magnetkompaßsystem zum Bestimmen des magnetischen Steuerkurses (Azimut) eines aus ferromagnetischem Material hergestellten Körpers, wie eines gepanzerten Fahrzeugs, und speziell eines Panzers. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Hauptparameters des gemessenen Systems, wie die Position des Turms gegen den Hauptkörper des Panzers, die Neigung des Panzers gegen den Horizont etc. in Betracht gezogen, was zu einer verhältnismäßig hohen Genauigkeit der Messung führt.
• Das elektronische Kompaßsystem der vorliegenden Erfindung umfaßt die folgenden Hauptkomponenten:
• ein biaxiales Luftspaltmagnetometer, das sich auf einer antennenartigen Struktur in einer vorbestimmten Position und in einer gewissen Entfernung über der oberen Oberfläche des Turms befindet;
• zwei Neigungsmesser-Sensormittel für die Bestimmung des Winkels des gepanzerten Fahrzeugs bezüglich der Horizontalebene;
• Mittel zum Messen des Winkels zwischen dem Rumpf und dem Turm eines Panzers;
• geeignete Schnittstellenmittel mit einem Mikroprozessor für die Azimutberechnung;
• eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Azimutkorrekturalgorithmus', basierend auf der Modellisierung der beiden Hauptkomponenten, Rumpf und Turm, mittels zweier Ellipsoide, wobei jeder Panzer oder jedes gepanzerte Fahrzeug kalibriert ist und die gemessenen Parameter für zukünftige Berechnungen gespeichert sind, wobei Sichtwiedergabemittel an gewünschten Orten vorgesehen sind.
• Die Lokalisierung des Luftspaltmagnetometers in einer Entfernung von etwa 1,5 Meter über dem Turm vermindert in großem Ausmaß Störungen durch die Magnetfelder der ferromagnetischen Körper. Das Vorhandensein eines großen ferromagnetischen Körpers im Magnetfeld der Erde bewirkt ernsthafte Abweichungen in dem gemessenen Magnetfeld, und diese werden durch das System der Erfindung in Kombination mit dem Algorithmus, der für die Berechnung verwendet wird, korrigiert.
• Generell kann eine Genauigkeit von ±3º oder besser erzielt werden, was für die meisten Erfordernisse angemessen ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine beschränkte Anzahl von Parametern für die Berechnungen erforderlich. Es wurde gefunden, daß für die meisten Anwendungen die Benutzung von etwa 8 bis 14 Parametern angemessen ist.
• Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß ein miniaturisiertes biaxiales Luftspaltmagnetometer verwendet wird, welches in einer antennenartigen Struktur über dem Turm positioniert werden kann.
• Das korrigierende System der vorliegenden Erfindung basiert auf zwei Ellipsoiden von unterschiedlicher Größe und Form, von denen eines den Rumpf des Panzers und das andere dessen Turm repräsentiert, und zwar solche Ellipsoide, die von langgestreckter Form und aus einem ferromagnetischen Material von geeigneter Permeabilität hergestellt sind, und welche gegeneinander verdrehbar sind (was die Drehung des Rumpf/Turm-Systems repräsentiert), in Kombination mit einer geeigneten Bestimmung der Neigung des Panzers gegen den Horizont, und dieses in den Berechnungen in Betracht ziehend, ermöglicht eine ziemlich einfache und schnelle Bestimmung des erforderlichen Korrekturfaktors, was eine direkte Ablesung des Steuerkurses der Achse des Turms oder der Rumpfachse, wenn das gewünscht wird, liefert.
• Die Berechnung basiert auf der Annahme, daß die Ellipsoide eine Magnetisierung erfahren und das gemessene Magnetfeld stören. Das Modell bestimmt mit angemessener Genauigkeit und mittels verhältnismäßig einfacher Berechnungen die Störungen, die längs jeder der drei Achsen des Ellipsoids resultieren und kompensiert demgemäß auch jede Winkelneigung des Panzers.
• Es basiert bei gepanzerten Fahrzeugen auf nur 8 Parametern, und bei schweren Kampfpanzern auf der Verwendung von nur 14 Parametern. Jeder individuelle Panzer muß separat kalibriert werden, und die Ergebnisse werden in einem geeigneten Speichermittel gespeichert. Es ist generell angemessen, einen 16- Bit-Mikrocomputer mit einem Speicher in der Größenordnung von 10 KBytes zu verwenden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein miniaturisiertes biaxiales Luftspaltmagnetometer verwendet, welches gut über der oberen Oberfläche des Turms positioniert wird, und vorzugsweise in einer Entfernung von etwa 1,5 Meter über einer solchen Oberfläche. Diese Entfernung reduziert magnetische Störung aufgrund des schweren ferromagnetischen Körpers in großem Ausmaß und erleichtert Korrekturen von angemessener Genauigkeit.
• Das System der Erfindung umfaßt zwei Neigungsmessersensoren zum Bestimmen des Winkels der beiden Hauptachsen des Panzers gegen die Horizontale, und Mittel zum Messen der Winkel zwischen den Achsen des Rumpfs und des Turms des Panzers, in Verbindung mit Signalverarbeitungs- und Auswertungsmitteln, basierend auf Kalibrierungsdaten, die in dem Speichermittel des Systems gespeichert sind, und Sichtwiedergabemittel zum Anzeigen des korrigierten Winkels des Steuerkurses des Panzers.
• Die Berechnungen basieren auf Korrekturalgorithhmen, und die Berechnungen werden sowohl für einen gewissen Typ von Fahrzeug (wie ein gewisses Panzermodell) als auch für jedes individuelle Mitglied einer solchen Gruppe von Panzern durchgeführt.
• Der optimale Ort des Magnetometers und der Feldsensoren wird berechnet, und dieses bestimmt ihren Ort auf dem gepanzerten Fahrzeug.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
• Die Erfindung wird, nur um eine Erläuterung zu geben, unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Figuren beschrieben.
• Fig. 1 veranschaulicht einen Militärkampfpanzer, der mit einem elektronischen Magnetkompaßsystem in übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist.
• Fig. 2 beschreibt die Hauptteile des elektronischen Magnetkompasses in der Form eines Blockschaltbilds.
• Fig. 3 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das den Azimutkorrekturprozeß beschreibt.
• Fig. 4 beschreibt die Komponenten des Erdfelds mit Bezug auf einen mit der Erde verbundenen Koordinatenrahmen.
• Fig. 5 zeigt einen Prozeß der Berechnung des Azimuts aus Feldmessungen längs zweier Horizontalachsen, die mit dem Fahrzeug verbunden sind (Hauptachse und Quer- bzw. Quadraturachse).
• Fig. 6 gibt die Beziehung zwischen den Feldkomponenten, die längs zweier senkrechter Achsen in einer geneigten Ebene gemessen worden sind, und den entsprechenden Komponenten, wie sie erhalten werden würden, wenn ihre Messung in der Horizontalebene ausgeführt sein würde.
• Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen den Neigungswinkeln, wie sie mittels Neigungsmessern vom Pendeltyp erhalten werden, und Neigungswinkeln, welche die Position der Ebene, in welcher die Feldkomponenten gemessen werden, mit Bezug auf die Horizontalebene definieren.
• Fig. 8 repräsentiert die Modellisierung (Seitenansicht) des Fahrzeugs durch zwei gestreckte Rotationsellipsoide mit den Hauptachsen (ah, bh) bzw. (at, bt), die aus fiktivem ferromagnetischem Material von der relativen Permeabilität mr hergestellt sind, wobei sich das obere Ellipsoid, das den Turm repräsentiert, um eine "vertikale" Achse in einer Entfernung dl von ihrem Symmetriezentrum dreht; wobei die Luftspaltmagnetometer auf dem oberen Ellipsoid an der Stelle P befestigt sind.
• Fig. 9 zeigt dasselbe wie Fig. 8, aber in Aufsicht.
• Fig. 10 beschreibt die Magnetfeldkomponenten in den Bezugsrahmen, die in verschiedenen Stufen des Azimutkorrekturprozesses verwendet werden.
MATHEMATISCHE ANALYSE:
• Die folgende mathematische Analyse wird in den Berechnungen verwendet und wird für das Verständnis der Betriebsweise des elektronischen Magnetkompasses, wie er in den Zeichnungen beschrieben ist, und des korrigierenden Prozesses benötigt.
• Wie früher erwähnt, mißt ein elektronischer Magnetkompaß, der in einer Horizontalebene auf einem Fahrzeug, das "aus Holz hergestellt ist", arbeitet, zwei Feldkomponenten längs senkrechter Achsen (Hauptachse und Quer- bzw. Quadraturachse des Fahrzeugs> und bestimmt das Azimut gemäß:
• Az = arc tg(-Hy/Hx) (1)
• Die Situation ist komplizierter, wenn der Kompaß in einer geneigten Ebene arbeitet; in jenem Fall wird auch die Kenntnis der vertikalen Magnetfeldkomponente der Erde benötigt, und zwar zusätzlich zu zwei Neigungswinkeln, welche die Position des biaxialen Magnetometers mit Bezug auf die Horizontalebene definieren. Obwohl die beiden mittels des Magnetometers gemessenen Feldkomponenten azimut- und neigungsabhängig sind, hängt die vertikale Feldkomponente der Erde nur von den geographischen Koordinaten der Meßstelle ab, und demgemäß kann sie aus lokalen geomagnetischen Karten gefunden oder bis zu einem guten Grad an Genauigkeit (vorausgesetzt, daß keine lokalen magnetischen Anomalien existieren) aus dem folgenden bestimmt werden:
• mit:
• Θ. = 11,44º - geographisches 90º-Komplement der Breite des magnetischen Nordpols;
• λ. = 290,24º - geographische Länge des magnetischen Nordpols;
• Θg - geographisches 90º-Komplement der Breite der Meßstelle;
• λg = - geographische Länge der Meßstelle.
• Ein geneigtes triaxiales Magnetometer, das längs der Achsen x' bzw. y' bzw. z' mißt, liefert die Feldkomponenten Hx', Hy' und Z'. Diese sind mit den Komponenten Hx, Hy und Z, welche in der Horizontalebene gemessen worden wären, verbunden durch (für denselben Steuerkurs):
• worin γx und γy in Fig. 6 definiert sind.
• Da Z für jede Stelle der Messung bekannt ist, sind Hx und Hy zusammen mit γx und γx genügend für die Azimutbestimmung.
• Die Winkel γx und γy, die für die geometrische Korrektur der gemessenen Feldkomponenten benötigt werden, werden von den Werten der Winkel abgeleitet, wie sie durch zwei angemessen plazierte Neigungsmesser vom Pendeltyp ausgegeben werden (siehe Fig. 7):
• γx = δx (8)
• tgγy = tgδy. cosδx (9)
• In dem Fall eines elektronischen Magnetkompasses, der auf einem ferromagnetischen Fahrzeug plaziert ist, enthalten die Werte von Hx und Hy, wie sie oben erhalten worden sind, noch die Störung des Eisenkörpers des Fahrzeugs; der Korrekturprozeß, wie er durch das Ablaufdiagramm in Figur 3 veranschaulicht ist, hat diese Tatsache in Rechnung zu stellen.
• Für den Zweck der Eisenkörperstörungsberechnung werden der Turm und der Rumpf durch zwei angemessen dimensionierte gestreckte Rotationsellipsoide mit den Hauptachsen at, bt bzw. ah, bh, welche aus fiktivem Eisen von der relativen magnetischen Permeabilität mr hergestellt sind, modellmäßig wiedergegeben.
• Das ungestörte Erdmagnetfeld F:
• wird durch jedes Ellipsoid mittels eines Störungsfelds:
• geändert, worin i für t bzw. h steht.
• (im folgenden wird der Index i aus den Ausdrücken weggelassen, obwohl er implizit angenommen wird, wo er anwendbar ist).
• Die berechneten Werte von δHx1 und δHy1 werden durch einen iterativen Prozeß, wie in Figur 3 gezeigt ist, bestimmt und nachfolgend von den gemessenen Größen subtrahiert, so daß sich der korrigierte Azimutwinkel ergibt. Der Iterationsprozeß geschieht, da die Erdfeldkomponenten (primäres Feld), die für die Bestimmung der durch die Eisenkörper eingeführten Störung verwendet werden, nur angenähert aus der Messung erhalten werden.
• Die Parameter a&sub1;, b&sub1;, x, y, z, d&sub1;, d&sub2; und d&sub3; werden durch eine Optimierungstechnik aus Kalibrierdaten berechnet, die während der anfänglichen Inbetriebnahme des elektronischen Magnetkompasses auf einem speziellen Fahrzeug aufgenommen wurden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM:
• Die folgende Beschreibung, die sich auf einen speziellen Typ eines Panzers bezieht, ist nur erläuternd und sollte in einer nichtbeschränkenden Art und Weise ausgelegt werden.
• Die Erfindung wird hier unter Bezugnahme auf einen Panzer, wie er in Fig. 1 veranschaulicht ist, beschrieben, der einen Rumpf 1, einen Turm 2 und ein Geschütz 3 hat. Ein biaxiales Magnetometer 4 ist auf einer antennenartigen Stange 5 an einem optimalen Ort auf dem Turm 2 angebracht und gibt die Analogsignale Hx', Hy' aus, die proportional den Komponenten des Magnetfelds längs den Magnetometerachsen sind.
• Das Magnetkompaßsystem umfaßt weiter zwei senkrecht bzw. rechtwinklig angebrachte Neigungsmesser 6 vom Pendeltyp, die sich in dem Basisgehäuse der Stange 5 befinden.
• Die Neigungsmesser 6 messen die Abweichung des Panzers von der Horizontalebene um die Längsachse (δx) und die Quer- bzw. Quadraturachse (δy).
• Das Magnetkompaßsystem weist weiter eine Winkelmeßeinrichtung 7 zum Bestimmen des Drehwinkels a des Turms 2 mit Bezug auf den Rumpf 1 auf (z.B. einen Wellenkodierer).
• Wie in dem Blockschaltbild der Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt das Magnetkompaßsystem weiter eine Analog-zu-Digital- und Multiplexerkarte für die Übersetzung der Analogsignale in Digitalsignale, die von der Computereinheit lesbar sind.
• Die eingegebenen Daten werden mittels der Recheneinheit gemäß dem Korrekturalgorithmus verarbeitet, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 2 beschrieben ist.
• Der Korrekturalgorithmus und der Wert der Z-Komponente des lokalen Magnetfelds werden in einem nichtflüchtigen EPROM-Speicher gespeichert, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
• Gemäß dem Korrekturalgorithmus werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist, in der ersten Stufe die gemessenen Neigungswinkel δx und δy dazu benutzt, die Winkel x und y (Gleichung 8 bzw. 9) zu bestimmen, die für die Reduktion der gemessenen Feldkomponenten Hx' und Hy' auf die Horizontalebene in Übereinstimmung mit der Gleichung 6 bzw. 7 benötigt werden. Diese Werte der Feldkomponenten Hx und Hy geben ein angenähertes Azimut und ermöglichen die Bestimmung der Störungen, die in das lokale Magnetfeld durch den Rumpf 1 und den Turm 2, welche in der vorliegenden Ausführungsform durch zwei gestreckte Rotationsellipsoide repräsentiert werden, wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt ist, eingeführt werden. Diese Korrekturen werden gemäß den Gleichungen (13) - (21) berechnet. Die in den Gleichungen (13) - (21) benutzten Parameter a&sub1;, b&sub1;, x&sub1;, y&sub1;, z&sub1;, d&sub1;, d&sub2;, d&sub3; werden vorher für den speziellen Panzertyp während der anfänglichen Einrichtung und der Kalibrierung des Systems bestimmt.
• Die berechneten Störungswerte δHxh, δHxt und δHyh, δHyt werden dann von den Anfangswerten Hx bzw. Hy subtrahiert, und ein neuer Azimutwert wird berechnet. Der Korrekturprozeß wird iterativ wiederholt, bis das Kriterium von zufriedenstellender Konvergenz erreicht wird; beim Erhalten der vorbestimmten Genauigkeit werden die Ergebnisse sowohl digital als auch analog auf der Rumpfsichtwiedergabetafel 8 und auf der Turmsichtwiedergabetafel 9 zur Benutzung durch den Fahrer bzw. Kommandeur /Geschützbediener dargestellt.
• Das hier beschriebene System führte, als es auf einem Militärkampfpanzer vom Typ M60A3 installiert war, wobei die die Sensoren tragende Stage auf einem Standardnachrichtenverbindungsantennenträger auf dem Turm 2 plaziert war, zu Azimutbestimmungen, mit einem mittleren quadratischen Fehlerwert von weniger als 3º.

Claims (9)

1. Elektronisches Magnetkompaßsystem zum Bestimmen des Steuerkurses eines schwer gepanzerten Fahrzeugs, umfassend:

(a) ein biaxiales Magnetometer (4) zum Bestimmen der Magnetfeldkomponenten (Hx', Hy') mit Bezug auf das Fahrzeug;

(b) zwei Neigungsmesser (6) zum Bestimmen des Längsneigungs- und Kippwinkels (δx, δy) des Fahrzeugs mit Bezug auf eine Horizontalebene;

(c) Rechenmittel für die geometrische Korrektur der Magnetfeldkomponenten (Hx', Hy'), abhängig von dem Längsneigungs- und Kippwinkel (δx, δy), für die Bestimmung der Eisenkörperstörung des lokalen Magnetfelds der Erde, für die Störungskorrektur der Magnetfeldkomponenten und für die Bestimmung des Steuerkurses des Fahrzeugs abhängig von den geometrischen Korrekturen und Störungskorrekturen; worin

(d) im Fall, daß das gepanzerte Fahrzeug ein Panzer ist, Mittel zum Messen des Winkels zwischen dem Rumpf (1) und dem Turm (2) vorgesehen sind;

dadurch gekennzeichnet, daß

(1) das biaxiale Magnetometer (4), welches ein Luftspaltmagnetometer ist, in einer antennenartigen Struktur (5) in einer Position derart über der oberen Oberfläche des Fahrzeugs positioniert ist, daß Störungen durch die Magnetfelder der ferromagnetischen Körper des Fahrzeugs weitaus reduziert werden; und

(2) die Rechenmittel Mittel zum Bestimmen der Eisenkörperstörung des lokalen Magnetfelds der Erde aufgrund eines oder, im Falle eines Panzers, zweier gestreckter ferromagnetischer Rotationsellipsoide von vorbestimmten Dimensionen und Positionen relativ zueinander, welches bzw. welche den Körper des Fahrzeugs oder, im Falle eines Panzers, den Rumpf und den Turm des Panzers repräsentiert bzw. repräsentieren, umfassen.

2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter externe Computermittel zum Bestimmen einer Position für das Installieren des Magnetometers (4) für eine spezielle Klasse von gepanzerten Fahrzeugen und für jedes einzelne Mitglied einer solchen Klasse umfaßt.

3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetometer (4) und die Neigungsmesser (6) dazu geeignet sind, kontinuierlich Meßsignale in Echtzeit zu erzeugen, und die Rechenmittel dazu geeignet sind, kontinuierlich den korrigierten Steuerkurs in Echtzeit zu bestimmen, und umfassen:

Mittel zum Bestimmen der Komponenten (Hx, Hy) des Magnetfelds in der Horizontalebene, abhängig von dem Längsneigungsund Kippwinkel (δx, δy) und von den Magnetfeldkomponenten (Hx', Hy'), die längs der Achsen des Luftspaltmagnetometers (4) gemessen werden,

Mittel zum Bestimmen der Eisenkörperstörungswerte,

Mittel zum Subtrahieren der Störungswerte von den Magnetfeldkomponenten (Hx, Hy) in der Horizontalebene,

Mittel zum Bestimmen des korrigierten Azimuts, und

Mittel (8, 9) zum Darstellen der Ergebnisse, welche den Steuerkurs des Fahrzeugs angeben.

4. System gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmittel Mittel zum Bestimmen der Eisenkörperstörung des lokalen Magnetfelds der Erde abhängig von einer beschränkten Anzahl von etwa 8 bis 14 Parametern, abhängig von der Klasse des Fahrzeugs, umfassen.

5. System gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmittel folgendes umfassen:

Mittel zum Projizieren der gemessenen Komponenten (Hx', Hy') des Magnetfelds auf die Horizontalebene;

Mittel zum Bestimmen eines angenäherten Steuerkurses des Fahrzeugs;

Mittel zum Bestimmen der Eisenkörperstörung;

Mittel zum Korrigieren der projizierten Magnetfeldkomponenten (Hx, Hy), abhängig von der Störung;

Mittel zum Bestimmen eines korrigierten Azimuts, basierend auf den korrigierten Komponenten (Hx, Hy);

Mittel zum überprüfen der Ergebnisse hinsichtlich Konvergenz, basierend auf dem korrigierten Azimut, um die Genauigkeit der Ergebnisse zu bestimmen; und

Mittel zum Fortsetzen eines solchen Korrigierens der Komponenten, Bestimmens des Azimuts und Überprüfens der Konvergenz in Abhängigkeit von der Genauigkeit der Ergebnisse.

6. System gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter externe Rechenmittel umfaßt für:

das Bestimmen des optimalen Magnetometer (4)-Orts in Abhängigkeit von Kalibrierungsdokumenten, die während eines Einrichtungsstadiums des Kompaßsystems aufgenommen worden sind; und

das Bestimmen der Dimensionen und der Relativposition der Ellipsoide, von welchen die Bestimmung der Eisenkörperstörung abhängt.

7. System gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Optimierung der Korrektur der Magnetfeldkomponenten die externen Rechenmittel folgendes umfassen:

Mittel zum Eingeben, während eines Datenerfassungsstadiums, in welchem ein wahrer magnetischer Steuerkurs bekannt ist, von Magnetfeldneigungswinkelsignalen für einen Satz von Drehwinkeln des Turms mit Bezug auf den Rumpf;

Mittel zum Bestimmen von optimalen Werten für feste Magnetisierung der Ellipsoide;

Mittel zum Bestimmen von optimalen Dimensionen und der optimalen Position der Ellipsoide;

Mittel zum Bestimmen der optimalen magnetischen Permeabilität für die Ellipsoide;

Mittel zum Bestimmen der optimalen Positionierung des Magnetometers (4); und

Mittel zum Ausgeben der Ergebnissignale für die Bestimmungen.

8. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

eine Analog/Digital- + Multiplexgerätkarte zum Empfangen und Verarbeiten der Meßsignale von dem biaxialen Luftspaltmagnetometer (4) und den Neigungsmessern (6);

eine auf einem Mikroprozessor basierende Einheit, die dazu geeignet ist, mit einer solchen Karte für Echtzeitsignalkorrekturen zu kommunizieren;

eine nichtflüchtige Speichereinrichtung, die dazu geeignet ist, mit dem Mikroprozessor zu kommunizieren und die Mikroprozessorfunktion, basierend auf Modellen innerhalb des Speichers, repräsentierend mathematische Prozeduren, zu leiten;

Steuer- und Sichtwiedergabetafeln (8, 9) in dem Fahrzeug zur Darstellung von Signalausgangsgrößen von dem Mikroprozessor;

Verbindungskabel zwischen den obigen Teilen;

und worin der Speicher ein Modell für eines oder zwei gestreckte ferromagnetische Ellipsoide von vorbestimmter Größe und Position relativ zueinander, welche jeweils Teile des Fahrzeugs repräsentieren, aufweist, um den Mikroprozessor zu leiten, Signale zu korrigieren, die von der Karte eingegeben werden, um korrigierte Signalausgangsgrößen zu den Tafeln (8, 9) zu erzeugen.

9. System gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmittel Mittel umfassen für das Berechnen der Werte von δHx und δHy, die den Störungswerten der Magnetfeldkomponenten entsprechen, durch einen iterativen Prozeß, und zum Subtrahieren dieser Werte von den Werten Hx und Hy des Magnetometers (4), entsprechend den Projektionen der gemessenen Magnetfeldkomponenten auf die Horizontalebene, zum Liefern eines korrigierten Azimutwinkels.